玻璃鋼在CO2環(huán)境中的腐蝕行為及其性能研究.pdf

1、玻璃鋼(以下簡稱GFRP, Glsss Fiber Reinforced Plastic),由于其優(yōu)異的綜合性能而被廣泛用做石油天然氣的集輸管材,但關(guān)于輸送含 CO2介質(zhì)油氣管材腐蝕問題的研究及相關(guān)報(bào)導(dǎo)尚少。因此關(guān)于GFRP管材在CO2介質(zhì)環(huán)境條件下的腐蝕行為及其性能的研究具有重要意義。
　　本文采用芳胺固化和酸酐固化兩種固化類型的環(huán)氧玻璃鋼管材為試驗(yàn)研究對象,在實(shí)驗(yàn)室的條件下進(jìn)行 GFRP管材在含有原油、CO2和水介質(zhì)中的腐蝕試

2、驗(yàn)。利用紅外光譜分析腐蝕前后兩種GFRP管材的內(nèi)表面樹脂官能團(tuán)的變化;利用XPS分析兩種GFRP管材腐蝕前后元素及其官能團(tuán)的變化;利用DTA分析兩種GFRP管材腐蝕前后的熱效應(yīng)和Tg的變化;利用SEM分析兩種GFRP管材腐蝕前后的表面形貌變化和不同剝層深度處的形貌變化;測定分析兩種GFRP管材腐蝕前后的環(huán)剛度、巴氏硬度、樹脂含量、固化度、密度等性能的變化。通過這些分析結(jié)果來探討兩種GFRP管材在CO2環(huán)境中化學(xué)腐蝕反應(yīng)及物理腐蝕過程;研

3、究不同的壓力對兩種GFRP管材在CO2腐蝕環(huán)境中的腐蝕程度和物理力學(xué)性能的影響。
　　試驗(yàn)研究表明,芳胺固化和酸酐固化兩種環(huán)氧玻璃鋼管材的羥基(-OH)減少,C-O-C官能團(tuán)有所增加,且酸酐固化 GFRP管材的羰基(C=O)數(shù)量也略有減少,但是這些官能團(tuán)的數(shù)量變化不大?？梢娫贑O2腐蝕環(huán)境中,兩種玻璃鋼管材發(fā)生了化學(xué)腐蝕反應(yīng),但是化學(xué)腐蝕作用非常微弱。推斷化學(xué)腐蝕主要是CO2與管材表面的羥基(-OH)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),產(chǎn)生了C-O-C

4、官能團(tuán),同時(shí)有水的產(chǎn)生;而且酸酐固化 GFRP管材的部分羰基(C=O)也發(fā)生了反應(yīng)。掃描電鏡分析表明兩種GFRP管材在CO2介質(zhì)環(huán)境中發(fā)生了物理腐蝕現(xiàn)象。腐蝕后管材內(nèi)表面粗糙、不平整,缺陷數(shù)量增加、增大、變深,甚至出現(xiàn)了微裂紋,表面的樹脂發(fā)生脫落,纖維裸露出來,環(huán)剛度、巴氏硬度、固化度、樹脂含量、密度和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg均有一定程度的降低。推斷物理腐蝕作用主要有介質(zhì)滲透擴(kuò)散作用、CO2“氣體炸彈”效應(yīng)、應(yīng)力腐蝕效應(yīng)、流體沖蝕作用等。壓力